[實用新型]一種竹結構單層球面網殼

有效

• 申請號: 201320594026.4
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN203546901U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 黃東升;包茜虹;高永輝
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: E04B1/32
• 分類號: E04B1/32;E04B1/342;E04B7/10
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本實用新型明涉及的是一種竹結構單層球面網殼，屬于網殼結構技術領域。

背景技術

近年來，為了滿足建筑使用功能的要求，大跨度空間結構越來越多地應用于工程實踐，例如要求容納大量觀眾的體育場館，用于學術、文化、商業交流的會議展覽中心，大規模的候機大廳與飛機庫等都毫無例外地要求一個大的活動空間。而用桿件按一定規律排列形成的，以“薄膜”作用為主要受力特征的網殼結構因其跨越能力大，剛度好，省材料，結構多變，美觀性強等優點，成為應用最廣泛的大跨空間結構之一，具有廣闊的發展空間。目前大跨網殼結構的建造及其所采用的技術已成為衡量一個國家建筑水平的重要標志，許多宏偉而富有特色的大跨網殼結構，如日本名古屋體育館，中國國家大劇院等已成為當地的象征性標志和著名的人文景觀。

單層球面網殼按網格劃分形式分類，主要有肋環型、施威德勒型、葵花形、三向網格型、凱威特型，其中肋環型球面網殼是由徑肋和環桿組成，整體剛度較差，適用于中小跨度結構；施威德勒型球面網殼是在肋環型基礎上增加斜桿，從而提高了網殼的剛度并且增強了結構抵抗非對稱荷載的能力；葵花形球面網殼由人字斜桿組成菱形網格，造型美觀，為了增加網殼的剛度和穩定性，可以在環向加設桿件，適用于大、中跨度結構；三向網格型球面網殼網格在水平投影面上成正三角形，受力性能好，外形美觀；凱威特型球面網殼把球面分為n（n=6、8、12…）個對稱扇形曲面，然后在每個扇形曲面內，再由緯向桿系和斜向桿系將此曲面劃分為大小比較均勻的三角形網格，在每個扇形平面中，各左斜桿平行，各右斜桿平行，整體剛度高，穩定性好，適用于大、中跨度結構。在單層球面網殼的選型方面，應根據建筑物具體的使用目的、造型需求和結構特點確定適宜的網殼類型。雖然網殼的網格劃分形式多種多樣，但其主體材料的選用卻很單一，絕大多數網殼選用鋼材，少數是鋁合金或混凝土，目前尚未有將竹材應用于單層球面網殼結構的實例。

我國竹材資源豐富，且竹子3-5年即可成材，比木材的生長周期短，并可降解，是一種不可多得的生物質速生材料。如能將竹材加工重組成力學性能優良的結構桿件，應用于網殼結構，將拓寬竹結構的應用領域并推進綠色環保建筑的發展。在力學性能方面，竹材具有較好的抗拉、抗壓和抗彎強度，是一種天然的建材，像傣族的竹樓就是竹材應用于房屋建筑的典型例子。但竹材在自然生長過程中形成的生理彎曲以及橫紋和順紋的受力性能差異從一定程度上影響了其力學性能，限制了其適用范圍。隨著科技進步，現有加工技術與設備雖能保證加工后竹桿件的外形準確度和力學強度，但受竹結構連接方式的制約，其應用范圍一直未能得到拓寬。在竹結構連接方面，常見的連接方式為綁扎或榫卯式，采用該連接方式的竹節點相對于鋼結構或混凝土結構的節點，竹節點的連接可靠度低。在建筑工程應用方面，目前竹材僅被加工成如竹地板，竹工藝品等裝飾裝修材料，其用于結構材的案例甚少。因此，在低碳、環保、綠色建筑理念得到廣泛認同的今天，如何將竹材作為結構材應用于建筑工程結構，尤其應用于網殼結構，從而進一步拓寬竹材的應用領域，其意義就顯得非常重大。

而如何提高竹結構連接節點的可靠性，充分發揮竹材力學性能，采用何種合理的計算手段進行竹結構設計，成為制約竹結構應用領域拓寬的關鍵問題。

發明內容

本實用新型提出的是一種竹結構單層球面網殼，其目的旨在解決現有技術所存在的上述問題，具有自重輕，施工方便，結構受力合理，安全性高，連接節點簡單可靠，易維修，綠色環保等特點。

本實用新型的技術解決方案：一種竹結構單層球面網殼，一種竹結構單層球面網殼，其結構包括L根竹桿件，M個竹連接件、N個固定鉸支座。

本實用新型的優點：

1）自重輕：由原竹加工成的重組竹或層積材，密度約為1.2g/cm³,約為鋼材7.9g/cm³密度的1/6，約為鋁合金2.3g/cm³密度的1/2。

2）施工方便：由于竹材的密度小，桿件拼接由單個工人即可完成，可降低工人的勞動強度和地面工作人員密度，利于提高施工質量和施工速度。